高频压控振荡器设计 - 图文(2)

2019-06-11 15:24

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器的频率约为2.2-2.5GHz,由于振荡频率高,晶体管的极间电容、引线电感等参数对振荡频率及工作状态都有很大影响,因此,微波模块对元件、布线、工艺、焊接等的要求非常高。

图6 压控振荡器等效电路 图6中,T2及周围电路为压控振荡器的放大输出级。R5,R6,R7构成?型衰减器,它使压控振荡器和放大输出级隔离,有利于提高压控振荡器的频率稳定度。L1,L2,L3,L4,L5为高频扼流圈,它们的作用是为两晶体三极管各极提供合适的直流电压。本模块供电电压为12伏,压控振荡信号从C6输出,其电平约为0dbm。为了在线测量,压控振荡信号经衰减器送至压控振荡器输出测量接头,电平约为-10dbm。

2.4实验电路的基本参数

(1) 工作频率:规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率,通常单位为“MHz”或“GHz”。

(2) 输出功率:在工作频段内输出功率标称值,用Po表示。通常单位为“dBmw”。

(3) 输出功率平稳度:指在输出振荡频率范围内,功率波动最大值,用△P表示,通常单位为“dBmw”。

(4) 调谐灵敏度:定义为调谐电压每变化1V时,引起振荡频率的变化量,用MHz/ △VT表示,在线性区,灵敏度最高,在非线性区灵敏度降低。

(5) 谐波抑制:定义在测试频点,二次谐波抑制=10Log(P基波/P谐波)(dBmw)。 (6) 推频系数:定义为供电电压每变化1V时,引起的测试频点振荡频率的变化量,用MHz/V表示。

(7)相位噪声:可以表述为,由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱,在偏移主振f0为fm的带内,各杂散能量的总和按fin平均值+15f0点频谱能量之比,单位为dBC/Hz;相位噪声特点是频谱能量集中在f0附近,因此fm越小,相噪测量值就越大,目前测量相噪选定的fm有离F0 1KHz、10KHz和100KHz几种,根据产品特性作相应规定。产生相噪的因素主要是寄生寄相,但影响寄生寄相的因素较多,较为复杂,不同VCO产品

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在提高相噪指标方面都会采取相应设计思路和工艺措施。

(8) 3dB调制带宽:是指特定用途的VCO在作调频使用时,调制信号(视频)为1VP-P时,产生的调频频带宽度,主要由双端压控作调频时用户的要求作出设计。

2.5实验电路原理图

图7实验电路原理图

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3高频压控振荡器电路的仿真

3.1Multisim软件简介

1、NI Multisim 10是美国国家仪器公司(NI,National Instruments)最新推出的Multisim最新版本。

2、目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分,能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分相互独立,可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分有增强专业版(Power Professional)、专业版(Professional)、个人版(Personal)、教育版(Education)、学生版(Student)和演示版(Demo)等多个版本,各版本的功能和价格有着明显的差异。

3、NI Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件,虚拟电子与电工仪器和仪表,实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。

4、NI Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用,同时也可以新建或扩充已有的元器件库,而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到,因此也很方便的在工程设计中使用。

5、NI Multisim 10的虚拟测试仪器仪表种类齐全,有一般实验用的通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源;而且还有一般实验室少有或没有的仪器,如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。

6、NI Multisim 10具有较为详细的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、 时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法,以帮助设计人员分析电路的性能。

7、NI Multisim 10可以设计、测试和演示各种电子电路,包括电工学、模拟电路、数字电、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等,从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时,软件还可以存储测试点的所有数据,列出被仿真电路的所有元器件清单,以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。

8、NI Multisim 10有丰富的Help功能,其Help系统不仅包括软件本身的操作指南,更要的是包含有元器件的功能解说,Help中这种元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学。另外,NI Multisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PSpice之间的文件接口,也能通过Windows的剪贴板把电路图

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送往文字处理系统中进行编辑排版。支持VHDL和Verilog HDL语言的电路仿真与设计。

9、利用NI Multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验,与传统的电子电路设计与实验方法相比,具有如下特点:设计与实验可以同步进行,可以边设计边实验,修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验;可方便地对电路参数进行测试和分析;可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际的元器件,实验所需元器件的种类和数量不受限制,实验成本低,实验速度快,效率高;设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。

10、NI Multisim 10易学易用,便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验,有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。

11、电源/信号源库包含有接地端、直流电压源(电池)、正弦交流电压源、方波(时钟)电压源、压控方波电压源等多种电源与信号源。基本器件库包含有电阻、电容等多种元件。基本器件库中的虚拟元器件的参数是可以任意设置的,非虚拟元器件的参数是固定的,但是可以选择的。

因此非常适合电子类课程的教学和实验。这次课程设计,我们将了解EWB软件的初步知识和基本操作方法。

3.2Multisim界面介绍

主要有菜单栏,工具栏,缩放栏,设计栏,仿真栏,工程栏,元件栏,仪器栏,电路图编辑窗口等部分组成。

图8Multisim界面

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Multisim10常用元件库分类

图9 multisim10常用元件库分类

3.2.1电路仿真图

Multisim软件对电路的仿真图如图10所示:

图10 电路仿真图

3.2.2压控振荡器的主要技术指标

压控振荡器的主要技术指标是其振荡频率,在本次的设计中其振荡频率的范围是2.2GHZ-2.5GHZ。

3.3典型点的频谱图

1函数发生器的参数及频谱图

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